半导体热电材料
半导体热电材料(英文名:semiconductor thermoelectric material)指具有较大热电效应的半导体材料,亦称温差电材料。它能直接把热能转换成电能,或直接由电能产生致冷作用。
1821年,德国塞贝克(see—beck)在金属中发现温差电效应,仅在测量温度的温差电偶方面得到了应用。半导体出现后,发现它能得到比金属大得多的温差电动势,热能与电能转换有较高的效率,因此,在温差发电、温差致冷方面得到了发展。
应用领域:
半导体温差发电材料用于制备温差发电机,已应用于海岸挂灯、浮标灯、边防通讯用电源、石油管道中无人中继站电源和野战携带电源以及海底探查、宇宙飞船和各类人造卫星用电源。
半导体温差致冷材料,用于制造各种类型的半导体温差致冷器,如各种小型冷冻器、恒温器、露点温度计、电子装置的冷却,以及在医学、核物理、真空技术等方面都有应用。
发展趋势:
(1)寻求为满足不同用途和佳优值系数的半导体材料。
(2)对材料的研究愈来愈深入,如将p型Sb2Te3加入Bi2Se3中,组成四元合金,获得较好的Z值。
(3)发展材料制备工艺,以获得优质的组织结。例如,Bi2Te3及以其为基的固溶体在晶体结构上是辉碲铋矿型结构,有强烈的方向性,平行于解理面的电导率σ是垂直于解理面的4~10倍,热导率为3~5倍,温差电优值系数约为2倍,所以取向晶体致冷元件正是利用晶体的这一特点。
(4)以多种材料,按不同的工作温度范围配套,改善优值系数。
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